Ο μεγάλος συνεργάτης Hadron (LHC) παραμένει ένα από τα pinnacles της επιστημονικής και τεχνολογικής καινοτομίας, αλλά οι φυσικοί πιστεύουν ότι υπάρχει περιθώριο βελτίωσης. Και μετά από χρόνια έρευνας και ανάπτυξης, έχει μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικής Έρευνας (CERN) κυκλοφόρησε ένα σχέδιο Λεπτομέρειες σχέδια για τον διάδοχο του επιταχυντή σωματιδίων – και το μέγεθός του θέτει το “μεγάλο” στο “Large Hadron Collider” για να ντροπιάσει.
Από τότε που ξεκίνησαν οι εναρκτήριες επιχειρήσεις το 2008, η LHC επέτρεψε στους ερευνητές να διερευνήσουν μερικές από τις πιο βαθιές και μυστηριώδεις δυνάμεις του σύμπαντος. Αλλά η διερεύνηση των βαθύτερων ερωτήσεων της σύγχρονης φυσικής απαιτεί πολύ χρόνο, ενέργεια και χώρο. Η εφοδιαστική του μηχανήματος είναι σχεδόν ακατανόητη χωρίς πτυχίο στην κβαντική φυσική, αλλά οι υποκείμενοι μηχανισμοί της είναι σχετικά απλοί: βασικά, το LHC αποτελείται από ένα ακριβές δίκτυο εξαιρετικά ισχυρών μαγνητών που βιάζουν τα υποατομικά σωματίδια μέσω μιας κυκλικής σήραγγας μήκους 17 μιλίων που θα ταφεί περίπου 574 πόδια κάτω από τα γαλλικά-σούπλα κοντά στη Γέιβα. Τα σωματίδια στη συνέχεια σπάζουν το ένα στο άλλο σε σχεδόν την ταχύτητα του φωτός, παράγοντας συνθήκες που προσεγγίζουν μερικές από τις πιο ισχυρές αλληλεπιδράσεις του σύμπαντος.
Το 2013, για παράδειγμα, τα πειράματα LHC βοήθησαν να ολοκληρωθεί τελικά το πρότυπο μοντέλο της φυσικής μετά την επιβεβαίωση της ύπαρξης του Higgs Boson γνωστού ως “σωματίδιο Θεού”. Μακριά θεωρημένη αλλά ποτέ δεν τεκμηριώθηκε, το Higgs Boson βοηθάει να εξηγήσει πώς η πρώτη ύλη συγχωνεύθηκε στις στιγμές μετά το Big Bang.
Αλλά ακόμη και οι δυνατότητες του LHC έχουν τα όριά τους. Σε κάποιο σημείο, οι μελλοντικές ανακαλύψεις θα απαιτούσαν ακόμη μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων – που είναι ακριβώς αυτό που η CERN ελπίζει να ολοκληρώσει με έναν μελλοντικό κυκλικό κολλητή (FCC).
“Τελικά αυτό που θα θέλαμε να κάνουμε είναι ένας επιθεωρητής που θα βρει 10 φορές περισσότερη ενέργεια από ό, τι έχουμε σήμερα”, δήλωσε ο εκπρόσωπος του CERN Arnaud Marsollier στο The Associated Press. “Όταν έχετε περισσότερη ενέργεια, τότε μπορείτε να δημιουργήσετε σωματίδια που είναι βαρύτερα.”
Η CERN μοιράστηκε τα ευρήματα της μελέτης σκοπιμότητας της FCC στις 29 Μαρτίου, αφού πέρασε μια δεκαετία ερευνώντας τουλάχιστον 100 σενάρια. Σύμφωνα με τη μελέτη συνοδευτική ανακοίνωσηοι εμπειρογνώμονες έχουν εγκατασταθεί σε ένα σχέδιο που ισορροπεί “τους στόχους φυσικής, τη γεωλογία, την πολιτική μηχανική, την τεχνική υποδομή, τις εδαφικές και περιβαλλοντικές διαστάσεις, τις ανάγκες Ε & Α για τους επιταχυντές και τους ανιχνευτές, τα κοινωνικοοικονομικά οφέλη και το κόστος”. Και αυτό το σχέδιο απαιτεί την κατασκευή μιας υπόγειας εγκατάστασης που θα έπαιρνε το LHC.
Σε σχεδόν 56,5 μίλια σε όλη την FCC θα ήταν περισσότερο από τρεις φορές το μέγεθος της LHC, ενώ περιλαμβάνει οκτώ επιφανειακές εργαστηριακές θέσεις που εποπτεύουν τέσσερα συνεχιζόμενα πειράματα. Η ίδια η σήραγγα θα ήταν περίπου 16 πόδια σε διάμετρο (σε σύγκριση με το πλάτος των 12 ποδών της σήραγγας LHC) και θα θαφτεί σε μέσο βάθος 656 ft.
CERN’s Έκθεση μελέτης σκοπιμότητας περιγράφει δύο πιθανά στάδια για την FCC. Ο πρώτος, ένας συνεργάτης ηλεκτρονίων-όρνων, θα χρησιμεύσει ως “Higgs, Electroweak, και το κορυφαίο εργοστάσιο που τρέχει σε διαφορετικές ενέργειες στο κέντρο της μάζας”. Το δεύτερο στάδιο περιλαμβάνει έναν συνεργάτη πρωτονίων-πρωτόνης ικανό να δημιουργήσει “μια πρωτοφανή ενέργεια σύγκρουσης” περίπου 100 electronvolts (TEV).
Ωστόσο, η FCC δεν είναι ακόμα μια συμφωνία. Το εκτιμώμενο έργο των 16 δισεκατομμυρίων δολαρίων εξακολουθεί να απαιτεί ανεξάρτητη αναθεώρηση, ακολουθούμενη από μια συλλογική απόφαση από τις δύο δωδεκάδες χώρες μέλη του CERN το 2028. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η εγκατάσταση δεν θα ξεκινήσει τις πρώτες της δραστηριότητες μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 2040, με μια δεύτερη φάση που αρχίζει γύρω στο 2070.
Οι ανακαλύψεις που έγιναν κατά τη διάρκεια των πειράματα FCC θα ήταν πιθανώς αξίζει τον κόπο και θα επηρεάσουν πολύ περισσότερο από τη θεωρητική φυσική. Σύμφωνα με την CERN, οι επιταχυντές σωματιδίων όπως η LHC και η FCC μπορούν να συμβάλουν στην πρόοδο των υπεραγωγικών υλικών για ιατρικές χρήσεις, στην έρευνα για την ενέργεια σύντηξης, στη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και σε πολλούς άλλους τομείς.
Περισσότερες προσφορές, κριτικές και οδηγοί αγοράς
VIA: popsci.com
